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1、2019-2020学年九年级物理上册 第十五章 功和机械能学案人教新课标版一、学习目标：1.结合实例认识机械工的概念，理解做功的两个必要因素，能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。2.理解功的计算公式W=FS，并能进行相关计算，知道功的单位（是焦J）。3.通过对生活中实例的解释，体会到物理知识的应用，增强学习物理知识的欲望。二、重点难点：重点：理解做功的两个必要因素。难点：能够正确的理解、计算功。三、学习过程：（一）新课引入：大家对功这个词并不陌生，如功课，功劳、立功、事半功倍等等。这些词中的功具有“成效”的意思，力学里所说的“功”就吸收了“成效”的意思。（二）新课学习：1.力学中的功（1）
2、观察课本P104中图15.1-1中几个做功的实例。可以看出他们有什么共同点？（2）观察课本P104中图15.1-2中几个没有做功的实例。想想力为什么没有做功？（3）结论：做功的两个必要因素： ， 。例：（2011广西柳州）下列过程，哪个情况小明对桶做了功（ ）A小明提着桶站立不动 C小明提着桶站在匀速水平运动的车厢内 B小明提着桶水平移动 D小明提着桶站在匀速向上运动的电梯内 解析：物体做功的条件：有力作用在物体上和物体在力的方向上有距离，二者缺一不可。选项ABC均是有力作用在水桶上（方向竖直向上）但水桶在力的方向上无距离（在竖直方向上无距离），所以均不做功，ABC错；有力也有在力方向上的距离
3、，所以做功。本题答案为D。2.做功（1）定义： 。（2）公式： ，其中W表示功，F表示力，s表示距离。（3） 单位： 符号（ ） 1J= Nm，3.功的计算注：（1）在W=Fs中，W的单位是J，F的单位是N，得出的功才是以J作单位的。 （2）力与距离的方向要一致。例：一木块在大小为10牛的水平拉力作用下，沿水平地面前进 5 米，则拉力做的功为_焦；若木块重30牛，在此过程中重力对木块做的功为_焦。4.功的原理 使用杠杆、滑轮这些简单机械有的能够省力，有的能省距离,是否能在省力的同时也能省距离呢？假如利用简单机械既省力又省距离，功=力距离，我们就省功。针对这个猜想结合教材P106演示实验，动手完
4、成实验内容。 结论 ：大量事实表明：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做 。5.巩固练习我们知道使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力，但能不能省功呢？为了研究这个问题小明设计了如下的实验,将重3N的钩码举高0.1m，可以用手直接将重3N的钩码举高0.1m，也可以用杠杆或动滑轮将重3N的钩码举高0.1m，下表是小明实验正确数据。钩码重G（N）钩码提升的高度h(m)不用机械所做的功W（J）手的拉力F（N）手移动的距离s(m)使用机械所做的功W（J）杠杆30.10.310.30.3动滑轮30.10.31.50.20.3由实验可知：（1）人们使用
5、机械时，不可能达到的目的是（ ）A省力 B.省功 C.省距离 D.省时间（2）使用机械不能省功，为什么人们还使用机械呢？写出两条人们使用机械的目的： 四、当堂达标：1. 某人用50 N的水平拉力，拉着100 N重的物体A在水平地面上前进5 m，则拉力对物体做功是_J,重力对物体做功是_J。2.一个小孩用力提一桶水静止不动,他对水桶有向上的_力,这个力对水桶_,（填不做功或者做功）原因是_。3.如下图所示，小明和小强分别用沿水平方向的力F1、F2推A、B两个木箱，使它们沿着推力的方向移动的距离分别为S1、S2，对它们所做的功分别为W1、W2，且W1W2。则下列说法正确的是( ) A如果F1F2，
6、则S1S2；B.如果F1F2，则S1S2；D如果 F1F2，则S1S2 五、课堂小结：功的两个重要因素：1.作用在物体上的力，2.物体沿力的方向通过的距离。功的计算：功的原理：使用任何机械都不省功第2节 机械效率一、学习目标：1.了解什么是有用功、额外功和总功。2.理解什么是机械效率。3.通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案。二、重点难点：重点：1.机构效率，2探究斜面的机械效率。难点：机械效率三、学习过程：（一）温故知新：1.做功包含的两个必要因素 、 。2.功的计算公式： （二）新课引入： 小明家最近买了一处新楼房进行装修，需把沙子运到二楼。请同学们根据需要
7、，设计方案，选择器械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组选的办法最好？（三）新课学习：1.有用功和额外功 （1）我们把必须要做的功叫做 。 （2）并非是我们需要但又不得不做的功叫做 。 （3）总功= + 2机械效率 定义： 。 公式： 其中W有表示有用功；W总表示总功。 注意：有用功总是小于总功的，所以机械效率总是小于1，通常要用百分数表示。3机械效率的计算 例：用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物G，如图所示。已知物重G=600N，拉力F=250N，求重物升高0.5m时，拉力所做的有用功、额外功及机械效率。若不计绳重和摩擦力，求动滑轮的重。解析：竖直方向提升物体过程中，有用功W
8、=Gh,在不计绳重和摩擦力的情况下，克服动滑轮重所做的功就等于额外功，既W额外=G动h（1）W有用=Gh=600N0.5m=300J (2) S=3h=1.5m,W=Fs=250N1.5m=375J (3) W额外=W总-W有=375J-300J=75J = 100=100=80W额外=G动h，G动=150N4.探究斜面的机械效率 在影响机械效率的许多因素中，摩擦是一个重要因素。 那么光滑程度一样的斜面，当它的倾斜程度不同时，斜面的机械效率是否相同？ （1）猜想：你认为省力多少与斜面的倾斜程度有什么关系？斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系？ （2）通过小组讨论，设计实验的方案，完成教材P1
9、00中表格的内容。 （3）各小组将测得的数据进行交流，并分析出实验结论。猜想得到证实了吗？（四）巩固练习1如图所示，用一个动滑轮把重200N的物体提高了1m，所用的拉力为125N，则动滑轮所做的有用功W有用=_J，它的机械效率=_。若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将_（选填“变大”、“变小”或“不变”）。2 如图所示，在50N的水平拉力F作用下, 重800的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间的滑动摩擦力为120，则滑轮组的机械效率为 _ ；若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为 _ J 3小红同学在利用如图所示的滑轮组做“测滑轮组的机械效率”的实验中，用
10、弹簧测力计匀速竖直拉起重3N的物体，物体升高了0.2m，弹簧测力计的示数是_N，在实验过程中对物体所做的有用功是_J，滑轮组的机械效率是_。第2题图第3题图1122第1题图四、当堂达标：1沿着长10 m高1 m的斜面把1500 N的重物拉到车上去，如果实际用的拉力是250 N，则有用功是_，总功是_，斜面的机械效率是_。2. 在图所示滑轮组装置中所挂重物G=50N,当施加在绳子自由端的拉力为F=30N时,重物恰好匀速上升绳子及一切磨擦都不计。由此可知（ ）GFA.该装置的机械效率为60%. B. 该装置的机械效率为55.6%.C.该滑轮组中动滑轮重为5N D. 该滑轮组中动滑轮重为10N3.下
11、列叙述中能够提高机械效率的是( )A.增加有用功, B. 减少机械间的摩擦力.C. 减少总功. D. 使用更省力的机械.五、课堂小结：通过本节课的学习，你有哪些收获？1有用功、额外功、总功；2机械效率：定义、公式、计算；3探究：斜面的机械效率 第3节 功率一、学习目标：1.结合实例理解功率的意义，建立功率概念，得出计算公式。2.了解功率在实际中的应用，能进行简单计算。3.通过建立功率概念的过程，学习比较的方法。二、重点难点：重点： 建立功率的概念，能用功率进行计算。难点： 理解功率的概念。三、学习过程：（一）温故知新：1什么是有用功、额外功、总功；2说出机械效率的定义、公式（二）新课学习： 1
12、.想一想，我们在研究物体运动快慢的物理量时，是怎样进行比较的？(1) (2) (3)利用路程和时间之比，即速度来描述。由速度的启发，想一想怎样比教材中人和吊车做功的快慢？(1)时间相同， (2)运砖多少相同， (3)如果时间和做功多少都不一样，我们可以利用做功多少和时间之比来描述做功的快慢，再进行比较。2.功率物理意义：表示物体做功快慢的物理量。定义： 公式： ，其中W表示功，t表示时间，P表示功率。单位： 符号（ ） 1kW= W。3.阅读课本112页小资料了解一些功率值4.功率的计算在中，W的单位是J，t的单位是s，得出的功率才是以W作单位的，计算时要注意到单位统一。看课本112页的例题
13、，然后进行计算（三）巩固练习1. 关于功率下列叙述中正确的是（ ）A. 做功所用的时间越少，功率越大 B. 功率越大，做的功就越多C. 在相同时间内，作功越多，功率越大 D. 做功所用的时间越多，功率越大2.（2011辽宁沈阳）举重是我国的优势体育项目。一位身高180cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间把同样重的杠钤举起，如果他们对杠钤所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式正确的是 （ ）AW1=W2 P1=P2 BW1 W2 P1P2CW1 W2 P1=P2 DW1 W2 P1P23. 如图所示，一个质量为45kg的人，在10s内连续5次跳上
14、每级高度为0.2m的台阶，则此人在这段时间内的功率是（g取10N/kg）（ ）A450W B45W C4.5W D4500W4. 质量为50kg的物体，用50N的水平推力使它在粗糙水平面上以2m/S的速度匀速移动10m问:功率多大？ 四、当堂达标：1. 功率表示做功的 ，功率越大表示做功越_ _。功率的大小由 和_共同决定。2.判断关于下列说法正确的是（）做功越多表示功率越大 功率小，表示做功少。做工时间越短，表示功率越大 做功快，表示功率大。3. 如图所示用滑轮组将重600N的物体在10秒内匀速提升了5 m，如拉力为400N， 求：（1）拉力做功的功率 （2）滑轮组的机械效率五、课堂小结 ：
15、.功率的物 理 意义:.功率的定义：3.功率的公式:4.单位及换算: 1W=1J/s 第4节 动能和势能一、学习目标：1. 了解能量的初步概念。2. 知道什么是动能及影响动能大小的因素。3. 知道什么是重力势能和弹性势能及影响势能大小的因素。4. 能用动能、势能大小的因素解释简单的现象。二、重点难点：重点：动能和势能概念的建立。难点：动能和势能的大小与哪些因素有关。三、实验器材：小铁球、玻璃球、斜面、木块、橡皮筋四、学习过程：（一）引入新课实验：演示铁球从斜面上滚下，在水平面上撞击木块，使木块移动一段距离，分析在碰撞过程中，做功的情况。结论：一个物体能够做功，我们就说它具有 。（二）动能与势能
16、1.动能（1）概念的建立看课本P114和分析生活中的实例：风吹动帆船航行，急流的河水把石头冲走，演示实验中小铁球撞击木块使木块移动。 概念： 。（2）动能的大小与什么因素有关实验步骤1：让同一个铁球在斜面的不同位置上滚下，观察小球撞击木块的现象，并分析得到的结论动能的大小与物体运动的 有关。实验步骤2：观察铁球和玻璃球在斜面的同一高度处滚下，撞到平面上的木块发生的现象，并分析实验的结论。动能的大小与物体的 有关。综上所述：物体的动能大小和物体的 和 有关（3）该实验用到的研究方法是：_。2.势能 （1）重力势能概念的建立和影响重力势能大小的因素看图15.4-甲滑雪运动员从高处滑下时具有动能，能
17、量从哪里来？重锤被举高，当下落时，能够把木桩打入地里，重锤对木块做功。 概念： 。（2）自主探究： 重力势能与哪些因素有关结论： 重力势能的大小与物体的 和 有关。 （3）弹性势能概念的建立和影响弹性势能大小的因素将橡皮筋做成简易弹弓，会把粉笔头弹射出去。运动员把弓拉弯，给弓储存能量概念： 。弹性势能的大小与 有关。势能是 和 的统称。（三）巩固训练1.竖直向上抛出的小石子，上升到最高点时速度为零，此时石子具有_能；当石子落到地面时，速度不为零，此时石子具有_能。2.一辆小汽车与一辆装满货物的大卡车以相同的速度行驶，小汽车的动能_大卡车的动能（填“大于”“等于”或“小于”）.3.体积相同的铁球
18、和木球，放在同一水平桌面上，铁球静止，木球运动，_球的重力势能大，_球的动能大.4. 某同学家住高层住宅，当他乘坐电梯从一层匀速上升至十五层的过程中，他的（）A动能不变，重力势能增大 B动能和重力势能都增大C动能减小，重力势能增大 D动能和重力势能都减小五、达标检测：1.汽车匀速沿斜坡向上行驶，则汽车的_能不变，_能增大.自行车下坡时，不蹬脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐_，自行车的重力势能逐渐_。2.起重机沿竖直方向匀速吊起重为G的物体，在这一过程中，物体的（ ）A.动能增加，重力势能减小 B.动能不变，重力势能增加C.动能减小，重力势能增加 D.动能减小，重力势能不变3
19、.下列物体中具有弹性势能的是（ ）A.拉弯的弓把箭射出去 B.钟表里的发条带动齿轮转动C.火箭发射升天 D.小孩荡秋千从高处向低处落下4.如图所示，电动小车沿斜面从A匀速运动到B，在运动过程中（ ）A.动能减小，重力势能增加 B.动能增加，重力势能减小C.动能不变，重力势能增加 D.动能不变，重力势能减小六、课堂小结：1.动能及影响大小的因素2.重力势能及影响大小的因素3.弹性势能及影响大小的因素第5节 机械能及其转化一、学习目标：1. 能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。2. 知道什么是机械能和机械能守恒。3. 通过观察和实验认识动能和势能的转化过程。二、重点难
20、点：理解动能和势能的相互转化三、器材准备：单摆、滚摆、溜溜球。四、学习过程：（一）复习回顾： 我们在初二的时候就已经学习过关于能量的转化，请回答1电灯： 能转化为 能2. 风力发电机： 能转化为 能3. 水力发电机： 能转化为 能4. 电动机： 能转化为 能 演示实验：溜溜球扔下去不停运动，能量如何变化？（二）新课学习:1.想想做做 （1）滚摆实验动能 ，势能 。（2）分析图15.5-2所示几个运动中，动能和势能的转化甲：动能 ，势能 。乙：动能 ，势能 。丙：动能 ，势能 。结论：动能和势能 。（3） 机械能机械能的定义： 和 之和。机械能守恒的条件： 。（4）科学世界 当卫星从远地点向近地
21、点运动时，它的势能，动能，速度如何变化？当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能，动能，速度又如何变化？卫星在近地点的动能最 势能最 ；在远地点的动能最 ，势能最 。（三）巩固训练 1. 一只皮球落到地上又被弹起.在此过程中，自皮球接触地面到静止，_能转化为_能；自皮球恢复原状到跳起，_能转化为_能.2. 运动员掷出的标枪在上升过程中，_能转化为_能；在下落过程中，_能转化为_能.3. 甲、乙两位同学各买了一只同样大小的球.甲说：在同样条件下，我的球比你的球弹得更高，乙要甲证明这一点，甲应当（ ）A.将两球向上抛起，落下后，看哪个球弹得高B.将两球向地面掷去，看哪个球弹得高C.用手捏球，看哪个球
22、较硬D.在同样高度，两球以同样速度落下，看哪个球弹得高4.下列哪种情况机械能没有变化 ( )A物体从某个高度落下，不计空气阻力B跳伞运动员匀速下落C物体在光滑水平面上做速度逐渐加大的运动D利用动滑轮匀速提起重物5.关于机械能的概念，下列说法中错误的是A气球匀速上升时，它的机械能保持不变B人造地球卫星在远地点时，势能最大，动能最小C两辆汽车运动速度相同时，具有的动能不一定相等D匀速前进的洒水车，在洒水过程中，它的动能逐渐减小6. 一个小球从光滑的斜面上由静止开始滚下，它在斜面顶端时重力势能为100 J，当它滚到斜面的某一位置时重力势能只有30 J了.小球减少的重力势能哪儿去了？此时小球的机械能是
23、多少？五、达标检测：1.物体由于 而具有的能叫做动能.物体由于 而具有的能叫做重力势能；物体由于发生 而具有的能叫做弹性势能.动能和势能统称为 。2.动能和势能是可以相互 的.如果只在二者之间发生转化，则机械能的总和保 持不变，即机械能 .3. 骑自行车下坡，不踩脚踏板，速度也越来越快，从能量的转化观点分析，这是因为_4.关于机械能，下列说法错误的是( )A.一个物体具有动能就是具有机械能 B.物体具有重力势能就是具有机械能C.物体具有弹性势能就是具有机械能D.只有当物体同时具有动能和势能时，才能说物体具有机械能5.乒乓球由高处静止下落的过程中，它的机械能的转化情况是( )A.弹性势能转化为动
24、能 B.重力势能转化为动能C.动能转化为重力势能 D.重力势能转化为弹性势能6.跳伞运动员在空中匀速下落时，以下说法中正确的有( )A.重力势能减少，动能增加，机械能不变B.重力势能增加，动能减少，机械能不变C.重力势能减少，动能不变，机械能减少D.重力势能增加，动能不变，机械能增加六、课下作业：动手动脑学物理 1、2、3第十五章功和机械能复习学案一、复习目标：1.理解功的两个必要因素，会判断力对物体是否做功，会正确使用W=FS计算功的大小。2.理解影响功率大小的因素，能用公式P=W/t计算功率，知道功率的推导公式P=Fv及应用。3.理解有用功、总功和额外功，会用=W有用/W总计算机械效率，知
25、道测定机械效率的方法。4.知道决定动能、势能大小的因素，能正确分析动能和势能的转化。二、重点难点：重点：功的相关计算难点：功与功率的综合运算三、复习过程：（一）知识梳理，基础巩固1.功与功率（1）功率和功是两个完全不同的物理量，区别如下：（2）在运用P=W/t进行计算时，功和时间必须要对应起来，即要弄清是哪个力对哪个物体做功及完成各部分功所用的时间，不能“张冠李戴”。2.机械能的分类3.功的原理：使用任何机械都不。因为使用任何机械都不可避免的要做部分额外功，所以任何机械的效率都要小于1，但使用机械可以省力、省距离或改变力的方向。（二）典型示例，抽取规律。例1.建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上
26、的滑轮组吊起建筑材料(如右图所示)。绕在滑轮组上的钢丝绳最大拉力为6103N，不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦，一次最多能起吊 N的建筑材料，实际使用该滑轮组最多只能吊起5.4103N的建筑材料，且将建筑材料1s内匀速吊起了1m，起重机的功率是 W，机械效率为 。若吊起的建筑材料重力减小，机械效率将 (“增大”、“减小”或“不变”) 。例2：如下图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，则下列说法中正确的是（）A通过d时的速度比通过c时大 B在c点比在b点的重力势能小 C从a运动到b的过程中，动能转化为重力势能D从b运动到c的过程中，机械能转化为重力势能例3.在不计绳重和摩擦的
27、情况下，利用一滑轮组匀速提升物体下表是在利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时采集到的信息。(1)通过计算确定该滑轮组提起物体的绳子段数，并在下边虚线框中画出该滑轮组的组装示意图(2)用该滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m时，拉力做的总功为多少? (解答要求：写出依据的主要公式或变形公式，有数据代入，答案中必须明确写出数值和单位)。四、课堂小结本节课我的收获有： 。我还有这些疑惑： 。五、达标检测：1.小华用动滑轮在20s内将重400牛的货物匀速提高2米，所用的拉力为250牛，则在这一过程中小华所做的有用功是 J，他做功的平均功率是 W。2.用10牛的水平拉力使重30N的物体在水平地面上
28、做匀速直线运动，通过的路程为 15米，则物体受到的摩擦力为 牛，拉力对物体做的功为 J.3.骑自行车上坡前猛踩一阵，是为了获得更大的 ，上坡时转化为 ，以便上的更高。4.乒乓球落地后又弹起，整个过程中机械能量转化情况是：下落时 ，着地时 ，反弹时 ，上升时 。5.甲乙两台机器功率之比为2：1，做功时间之比为2：5，则甲乙做功之比为 6.某矿井深10米，井下每分钟积水3m3，现要使井下工人作业时无水，则应用功率为 W的抽水机抽水。7.把重15牛的物体匀速提升2米需要对它做 J的功；如果用动力臂与阻力臂长度之比为3：1的杠杆（不计杠杆重力），动力的大小是 N；动力作用点沿竖直方向移动的距离是 ；动
29、力对杠杆做的功是 J。8.用一动滑轮将500N的物体匀速提起，人对绳的拉力为300牛，则动滑轮的机械效率为 。9.用一个重12牛的动滑轮，将重100N的物体提高2m，若不计摩擦，W有= J，W额= J，= 。10. 沿着长10 m高1 m的斜面把1500 N的重物拉到车上去，如果实际用的拉力是250 N，则有用功是_，总功是_，斜面的机械效率是_ _。11.研究动能跟哪些因素有关的实验如右图所示，实验过程中，需要让同一个钢球从不同高度滚下；还需要换用 不同的钢球，让它们从 高度滚下。12.物体在平衡力的作用下，下列说法正确的是（ ）A.机械能一定不变 B.动能一定不变C.机械能一定增大 D.机
30、械能可能减小13.某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如下图中的甲、乙、丙所示。 (1)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越 。(2)第3次实验中所做的有用功是 J，机械效率是 。(3)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功 (选填“增大”或“减小”)，因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关。(4)综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功， 额外功(选填“增大”或“减小”)。15. 图示的电动升降台机械效率是50%，升降台用60s把300kg的重物匀速提升l0 m (g =l0 N/kg)求这过程中：（1）升降台对重物做的功。（2）升降台对重物做功的功率。（3）升降台电动机做的总功。